融合距离与彩色信息的草丛中障碍物检测

提出了一种融合激光雷达和单目摄像机的草丛中障碍物检测方法。首先由三维激光雷达测得一系列作为训练样本的距离数据,统计障碍物与杂草的形状特征参数,并利用期望最大(Expectation Maximization)算法求得高斯混合模型(Gaussian Mixture Model)来表征该特征值分布情况。利用该高斯混合模型可以从待测场景提取出候选障碍物区域。同时,采用均值偏移算法对场景的彩色图像进行分割,获得场景的区域信息。借助激光雷达和摄像机联合标定的结果,将激光雷达获得的候选障碍物区域投影至分割后的彩色图像,并进行融合获得最终障碍物判别结果。实验表明该方法能有效地检测出草丛中的障碍物,并具有较高的精度和较低的虚警率。

浅海环境下数据同化声层析方法研究

讨论了适用于浅海的基于声速局部测量模型、声传播模型及声压场局部测量模型的声学数据同化方法,并给出了具体的执行算法。该算法根据最优化准则把局部声速和声压场的先验测量信息,以及声传播模型进行了有效地融合,提高了海洋环境参数估计的精度,为浅海声层析提供了新思路。同时,利用实验浅海声速测量数据,通过经验正交函数对实际海洋声速剖面进行了估计,并分析了各类噪声对水体声速场及海底声学参数估计精度的影响,验证了该执行算法的有效性。

认知无线电中基于拟合优度的频谱盲检测算法研究

首先,提出噪声方差未知情况下基于t分布的Anderson-Darling的认知无线电频谱盲检测方法,通过计算接收到信道采样样本均值和方差比的分布函数与t分布函数之间的Anderson-darling距离,实现频谱检测。其次,提了基于特征函数的频谱盲检测算法,通过计算接收到的样本经验特征函数与已知特征函数的距离,判决信道中是否存在信号传输。最后,给出了衰落信道下,所提2种基于拟合优度的频谱盲检测算法的虚警概率和检测概率下界。理论和仿真表明,噪声方差未知情况下,所提2种频谱盲检测算法比传统的噪声方差已知时的能量检测法具有更好的性能。在低信噪比和小样本条件下,性能提高表现的尤其明显。

基于Zernike矩的高精度太阳图像质心提取算法

在基于太阳观测的月球车天文导航系统中,针对太阳传感器中图像噪声以及典型图像退化的不良影响,提出了一种基于Zernike矩的高精度太阳质心提取算法。采用Sobel算子进行边缘检测,Zernike矩重定位亚像素边缘,用最小二乘法拟合圆心。而当图像存在退化时,进行有效圆边缘点检测后,再用该法提取质心。从理论上分析了Zernike矩亚像素边缘检测对圆拟合法的改进作用。利用仿真图像和地表实验图像,将本文方法与传统的重心法、带阈值的重心法和圆拟合法进行了比较。结果表明,本文方法精度更高,具有更好的稳定性,可以对月球车天文导航精度的提高起良好作用。

融合光流与特征点匹配的单目视觉里程计

针对城市平坦路面准确实时定位的问题,提出将光流跟踪法与特征点匹配进行卡尔曼融合的单目视觉里程计方法.基于平面假设,利用光流跟踪法进行帧间小位移定位,同时利用传统的加速鲁棒特征点(SURF)进行帧间大位移匹配来矫正光流法结果.通过卡尔曼滤波更新机器人的位置和姿态.结果表明,融合算法克服了光流法定位精度差和特征点匹配法处理速度慢的缺点,突出了光流法实时性和特征点匹配定位准确性的优点,该方法能够提供较准确的实时定位输出,并对光照变化和路面纹理较少的情况有一定的鲁棒性.

飞行时间法三维成像摄像机数据处理方法研究

飞行时间法三维成像摄像机测量结果存在中心点偏移、距离歧义性和混合像素等问题,且易受曝光时间和主动光源影响.为提高测量结果的有效性和准确性,对测量数据进行了如下处理:对摄像机进行校正,减小了球面距离到三维坐标转换过程中引入的误差;采用2个不同光源调制频率交替进行测量,根据2次测量结果差值消除距离歧义性;过度曝光时测量幅值随曝光时间增大而减小,据此提出了一种基于感兴趣区域的快速自动曝光控制方法;边界混合像素以单点或单线形式出现,根据某像素邻域内各像素位置分布情况判定该像素是否为混合像素;由测量幅值判定噪声大小,根据对主动光源成像时测量幅值很大、偏移值很小的特点辨别主动光源.实验结果表明:以上方法能有效提高数据可靠性和准确性.

城市复杂环境下基于三维激光雷达实时车辆检测

针对目前车辆检测准确性不高的问题,提出一种在城市复杂环境下单帧准确实时检测静止或运动车辆的算法.车辆检测系统采用三维激光雷达点云和二维栅格相结合,其中障碍聚类和障碍块轮廓在二维栅格地图上提取,而障碍检测和车辆检测在三维点云数据上处理.检测准确性的高低主要取决于所选的特征是否具有很好的区分性.针对几何形状相似难以区分和物体遮挡等问题,采用3种特征描述:反射强度概率分布、纵向高度轮廓分布和位置姿态相关特征,并利用支持向量机(SVM)训练分类器实现车辆的实时检测.实验中比较和分析了不同单特征和综合特征的检测性能,结果表明:自主车在城市环境下能以每帧200ms实时准确地检测环境中的车辆.

基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的尺寸不变性(SIFT)特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用Levenberg-Marquardt(LM)算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明:该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.

基于DIBR和图像修复的任意视点绘制

基于深度的图像绘制(DIBR)是高级视频应用的关键技术,为提高视点变换的图像质量,提出一种基于DIBR和图像修复的任意视点绘制方法。首先对深度图像进行形态学处理,以减少视点变换产生的空洞,平滑目标视点内部的物体轮廓;利用视点变换方程生成目标视点;对含有空洞的目标视点采用图像修复算法进行后处理,设计了含有深度项的代价函数,在深度的约束下进行纹理搜索,将最佳匹配块填补到空洞;在修复空洞的过程中采用亮度优先的策略以适应不同的色度采样格式。实验的主观效果对比和PSNR数据都显示本文算法比其他算法更为优越。

摄像机与3D激光雷达联合标定的新方法

针对摄像机与3D激光雷达融合系统的标定问题,提出了一种基于平面标定模版的新方法.整个标定过程分为单传感器独立标定和多传感器联合标定两部分.与以往的基于特征点或者边缘对应的标定方法不同,根据传感器原点到标定平面的距离对应性原理实现了联合标定,解决了在激光雷达距离图像上提取特征点或者边缘时精度较低带来的问题.同时,仅采用同一块平面模板完成了整个标定过程,简单实用.实验结果表明,相比传统标定方法,本方法能够获得更高的精度.

监控摄像机视频去隔行和CUDA加速

监控摄像机的隔行扫描是造成视频降质的重要因素,因此需要在进一步处理前对其进行去隔行。针对典型的视频监控场景,提出了一种快速有效的运动自适应去隔行算法。采用同极性4场运动检测法提取运动信息,将图像分为静止区域、运动区域和混合区域;对静止区域采用直接的场合并,对于运动区域采用改进的基于边缘的插值,混合区域则采用基于运动向量的加权平均。为提高算法的实时性,基于Nvid ia的CUDA技术对算法进行了GPU加速。实验结果表明,本文提出的去隔行算法插值精度高,边缘处理效果好,经过GPU加速后,处理速度也得到了大幅提高。

一种基于伪循环MDS码的准循环LDPC码构造方法

该文提出了一种利用两个信息符号的伪循环最大距离可分(MDS)码,构造围长为6的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码的方法。在GF(q)中,它通过直接计算长为q+1的伪循环MDS码生成多项式,构造准循环LDPC码的校验矩阵。其主要利用了含两个信息符号的伪循环MDS码字特殊的循环性,及任意两个码字间距离不小于q的特点,使所构造的准循环LDPC码保证无4环。仿真结果表明,基于伪循环MDS码的准循环LDPC码在高斯信道下,能获得较好的误码性能。

一种正交空时分组码盲识别方法

由于正交空时分组码(OSTBC)编码矩阵具有正交特性,可得正交空时分组码的虚拟信道矩阵的相关矩阵为对角矩阵。根据此原理,文中提出相关矩阵的非主对角元素能量与主对角元素能量之比的特征参数和基于此特征参数的正交空时分组码识别方法;同时利用最小描述长度(MDL)准则估计出信号子空间维数,即每组发射信号所含符号数。仿真结果表明,在不同发射天线数和接收天线数下,所提出的识别方法都具有较好的识别性能;符号数的估计性能与正确识别概率具有相同的变化规律。

一种适用于WMSNs传输机制的信道盲估计方法

虚拟MIMO是一种克服无线多媒体传感器网络信道多径衰落和降低节点能耗的有效方法,但现有文献均假设信道状态信息未知或仅知道信道的统计特性,源节点则无法根据信道的实时信息动态调整传输策略。针对WMSNs信道特点,提出一种适用于WMSNs传输机制的信道盲估计方法以获得节点间信道信息进而确定传输策略,通过构造权值衰减联合决策函数,将节点间的信道盲估计问题转化为一个无约束优化问题,在此基础上设计了一种快速收敛的迭代算法以降低运算代价。该方法仅依赖小数据量就可正确估计出节点间信道,具有对抗信道时变特性的能力;理论推导与仿真表明该算法的收敛速度和运算量均能符合降低节点能耗的要求。

基于视差空间V-截距的障碍物检测

为了更加高效地完成对基于双目立体视觉的驾驶系统的环境分析,提出新的应用于视差空间中分析障碍的"V-截距"方法.与传统在三维空间中的障碍检测方法不同,该方法直接在视差空间中进行检测,通过将障碍坡度信息转换为视差空间中V轴的截距实现检测.推导视差空间中的坡度-截距转换关系,划定合理的阈值区间.整个检测算法具有快速高效的特点,在原理上不受平面道路的假设约束,具有很强的实际应用价值.多种环境下的实验证明:该方法的障碍物检测效果可靠、稳定,检测速度是基于三维空间的方法的3.9倍.

水声无源材料回声降低测量时反聚焦方法

提出了利用时间反转（时反）聚焦技术的水声无源材料回声降低测量方法。首先实现有界水声环境下有、无试样接收信号的时反聚焦，然后利用聚焦信号测量试样反射系数，最后通过标准试样对反射系数进行修正，从而得到试样的回声降低测量值。在小型水池中进行了铝板试样和钢板试样回声降低的测量，铝板试样的尺寸为1．1m×1．0×0．005m，测量频率范围为3—20kHz，钢板试样尺寸与铝板试样相同，测量频率范围为0．5—20kHz，测量结果经修正后与平面波理论计算值基本一致，和理论计算值的相对误差小于10％，扩展不确定度小于1．5dB。本方法采用时反原理实现了接收信号的空时聚焦，提高了测量信混比，因此适用于非自由场环境下无源材料回声降低的测量试验，尤其适用于低频的回声降低测量。

融合图切割和聚类算法的鲁棒自适应道路跟踪

维道路跟踪是移动机器人视觉导航的关键任务之一。由于室外道路环境的复杂性,使得鲁棒连续的基于二维图像序列的道路跟踪仍然是个挑战性任务。本文提出一种基于改进图模型的自适应道路跟踪算法,利用基于边缘置信度的均值偏移算法,将图像划分为具有准确边界的若干同质区域,以这些区域为结点构建改进图模型,然后根据道路/非路模型统计信息,采用Graph Cut方法获得最终的二值图。该算法将Graph Cut和均值偏移方法有效融合,以克服各自缺点,并通过道路/非路模型自更新使得该算法可有效适应室外环境下复杂场景变化。实验结果表明,该算法在复杂道路环境下具有很好的性能,且适合快速运算的应用要求。

新型电流型CMOS四值边沿触发器设计

提出3种应用于多值逻辑系统的电流型触发器设计,包括四值主从结构触发器、单闩锁单边沿触发器和单闩锁双边沿触发器.采用电流阈值控制技术简化这些电路的结构.单个锁存器的四值单边沿和双边沿触发器分别利用时钟信号的1个边沿和2个边沿后产生的窄脉冲使锁存器瞬时导通,实现取样求值.单闩锁结构的触发器不仅可以简化电路结构,更重要的是大大降低了电流型触发器的直流功耗.在保持相同数据吞吐量的条件下,应用双边沿触发器可以使时钟信号的频率减半,从而降低时钟网络的动态功耗.采用TSMC 0.25μm CMOS工艺参数的HSPICE模拟结果验证了所提出设计方案的有效性.

基于交互测量和时延预测的无线传感网络呼叫接入控制机制

为了在无线传感网络(Wireless sensor network,WSN)中实现多媒体业务的传输,基于时延的非饱和模型,采用交互测量和时延预测的分布式接入控制机制,设计了呼叫接入控制(Call admission control,CAC)机制。最后采用NS2仿真平台对该机制的延迟性能进行了仿真分析。结果表明:该机制可以为对实时业务提供有效的延迟保证。

无扫描激光三维成像系统的建模与仿真

当前的像增强器耦合型CCD(ICCD)模型主要针对微光成像系统,无法直接用于三维成像系统.在三维成像系统中,像增强器不再工作于高增益状态,而且增益非线性对测量结果有很大影响.为此,改进ICCD模型中的噪声模型,采用非线性增益模型.针对光源强度和像增强器增益均随时间变化,对模型进行时间离散化处理.结合光照模型和物体三维数据进行系统仿真和定量分析.结果表明,增加CCD势阱容量、减小微通道板(MCP)增益、增大光源功率,可以提高信噪比,从而提高测量精度,同时需要提高快门速度、光源调制度,并抑制环境光影响.